[发明专利]一种纳米磷酸铁锂复合材料

说明书

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种纳米磷酸铁锂复合材料，包括载体和生长于载体上的纳米磷酸铁锂颗粒，纳米磷酸铁锂颗粒的中值粒径D50为0.01μm‑5μm，载体与纳米磷酸铁锂颗粒的质量比为1：(10‑100)，载体为非电化学活性载体。相对于现有技术，本发明通过对材料颗粒表面的纳米化，将纳米磷酸铁锂附着在非电化学活性载体上，可以较好的防止纳米磷酸铁锂的团聚，并使其粒径分布均匀，从而提高其电子传导率和离子传导率，进而改善其电化学性能，获得了具有优异的低温性能和功率性能的纳米级磷酸铁锂。其中，载体的质量不能太大，否则会影响使用该材料的电池的能量密度。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，尤其涉及一种纳米磷酸铁锂复合材料。

背景技术

磷酸铁锂材料纳米化后低温性能和功率性能优异，但是纳米化的磷酸铁锂又存在比表面积巨大，分散极其困难的问题，因此，分散纳米磷酸铁锂时，需要用到特殊分散设备。但是，即便如此，还是存在分散效果差，一致性差等缺点。

而磷酸铁锂微米化后分散性和生产操作可以得到保证，但其低温性能和倍率性能又无法满足现实市场需求。当前，磷酸铁锂材料主要采用以下两种方法进行处理以实现商品化：一是尽量做小粉料粒径，粉料粒径D50控制在1-5微米之间。二是大小粒径粉料混配，采用少量亚微米级、D50在0.1-1微米的粉料掺混在微米级粉料中。

然而，商品化的磷酸铁锂材料还是无法满足一些产品的性能要求，如超低温(＜-20℃)性能、超高倍率放电(＞30C放电)性能和高功率特点。这是因为，磷酸铁锂的低电导率和低锂离子扩散速率导致磷酸铁锂的低比容量，从而限制了其商业化进程。

有鉴于此，本发明旨在提供一种纳米磷酸铁锂复合材料，其通过对材料颗粒表面的纳米化，并将纳米磷酸铁锂附着在非电化学活性载体上，获得了具有优异的低温性能和功率性能的纳米级磷酸铁锂。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种纳米磷酸铁锂复合材料，其通过对材料颗粒表面的纳米化，并将纳米磷酸铁锂附着在非电化学活性载体上，获得了具有优异的低温性能和功率性能的纳米级磷酸铁锂。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米磷酸铁锂复合材料，包括载体和生长于所述载体上的纳米磷酸铁锂颗粒，所述纳米磷酸铁锂颗粒的中值粒径D50为0.01μm-5μm，所述载体与所述纳米磷酸铁锂颗粒的质量比为1：(10-100)，所述载体为非电化学活性载体。

相对于现有技术，本发明通过对材料颗粒表面的纳米化(0.01μm-5μm)，将纳米磷酸铁锂附着在非电化学活性载体上，可以较好的防止纳米磷酸铁锂的团聚，并使其粒径分布均匀，从而提高其电子传导率和离子传导率，进而改善其电化学性能，获得了具有优异的低温性能和功率性能的纳米级磷酸铁锂。其中，载体的质量不能太大，否则会影响使用该材料的电池的能量密度。载体为非电化学活性则不会影响该材料的电化学性能。

此外，该材料具有良好的流动性，从而提高分散性，该材料可以用普通生产设备进行分散作业和后续的生产作业，直接投入生产。

作为本发明纳米磷酸铁锂复合材料的一种改进，所述载体为陶瓷颗粒、氟化物、高分子颗粒、无机盐和石墨粉中的至少一种。这些材料可以承载纳米磷酸铁锂颗粒，且不会影响材料的电性能。

作为本发明纳米磷酸铁锂复合材料的一种改进，所述陶瓷颗粒为Al₂O₃颗粒、ZrO₂颗粒、MgO颗粒、SnO₂颗粒和SiO₂颗粒中的至少一种。

作为本发明纳米磷酸铁锂复合材料的一种改进，所述高分子颗粒为PE颗粒、PP颗粒和聚醚醚酮(PEEK)颗粒中的至少一种，所述氟化物为氟化铝、氟化钙、氟化钠中的至少一种。